2016年现代电气控制系统安装与调试”赛题B题

2016年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项12016年全国职业院校技能大赛现代电气控制系统安装与调试（B题）工作任务书（总时间：240分钟）场次号工位号2016年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项2注意事项一、本任务书共14页，如出现缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行任务书的更换。二、在完成工作任务的全过程中，严格遵守电气安装和电气维修的安全操作规程。电气安装中，低压电器安装按《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96）》验收。三、不得擅自更改设备已有器件位置和线路，若现场设备安装调试有疑问，须经设计人员（赛场评委）同意后方可修改。四、竞赛过程中，参赛选手认定竞赛设备的器件有故障，可提出更换，器件经现场裁判测定完好属参赛选手误判时，每次扣参赛队3分；若因人为操作损坏器件，酌情扣5-10分；后果严重者（如导致PLC、变频器、伺服等烧坏），本次竞赛成绩计0分。五、所编PLC、触摸屏等程序必须保存到计算机的“D:\场次号-工位号”文件夹下，场次号和工位号以现场抽签为准。六、参赛选手在完成工作任务的过程中，不得在任何地方标注学校名称、选手姓名等信息。七、比赛结束后，参赛选手需要将任务书以及现场发放的图纸、资料、草稿纸等材料一并上交，不得带离考场。2016年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项3请按要求在4个小时内完成以下工作任务：一、按“平面仓库系统”控制要求，设计电气控制原理图，制定相应的I/O分配表，并按图完成器件选型计算、器件安装、电路连接（含主电路）和相关元件参数设置。二、按“平面仓库系统”控制要求，编写PLC程序及触摸屏程序，完成后下载至设备PLC及触摸屏，并调试该电气控制系统达到控制要求。三、根据赛场设备上所提供的故障考核装置，参考X62W铣床电气原理图，排除机床电气控制电路板上所设置的故障，使该电路能正常工作，同时完成维修工作票。本次工作任务请在YL-158GA1型现代电气控制系统安装与调试实训考核装置上完成，该装置的结构介绍及使用方法请参考用户说明书。操作过程中，须遵守安全操作规程和职业素养要求的相关规定。2016年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项4平面仓库控制系统一、系统运行说明某平面仓库的结构如图1所示，系统（其主要由）传送带、机器手、运料小车、推料气缸和一套平面仓库等组成。仓位1仓位2仓位3传送带1传送带2进货区SQ1SQ2SQ3SQ4货物类型检测传感器M1M2M4M3SQ15SQ13SQ12SQ14SQ11机械手返货区SQ16运料小车图1平面仓库结构图平面仓库系统的运行过程如下：开始运行时，人工将货物从进货区放至传送带1上，当SQ1检测到货物之后，由电机M1带动传送带1将货物运送至SQ2位置，期间需要对货物类型进行检测，根据货物类型检测到的结果（用控制柜正面的0~10V电压模拟货物类型），将货物分成A、B、C三种（0~4V为A货，4~7V为B货，7~10V为C货）；由机械手臂抓起货物，并根据货物类型检测结果决定将货物放至运料小车或者传送带2；平面仓库包括三个仓位，运动送料小车将货物运送至相应的仓位后，小车上的气缸将货物推进仓位。送料小车的初始位置在SQ12处的仓位。如图1所示，每个仓位配有一个位置检测传感器（SQ11~SQ13），且每一个仓位存放货物的顺序需按照A、B、C的顺序依次存放，送料小车应按照从左往右（仓位1-仓位2-仓位3）的顺序进行送料；如果货物类型检测传感器检测到的货物不满2016年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项5足各个仓位存放货物的要求，由机械手将该货物抓取后送至传送带2送回返货区。平面仓库控制系统主要由以下电气控制回路组成：传送带1由电机M1驱动【M1为三相异步电机，只进行单向正转运行，要求能进行Y-△降压起动，起动时间为3秒，并且需要设有过载保护，热继电器的整定电流设置为0.4A】；机器手底盘旋转由电机M2驱动【M2为伺服电机，要求伺服电机能进行正、反转，伺服电机正转则机械手底盘向左旋转，伺服电机反转则机械手底盘向右旋转；伺服电机参数设置如下：伺服电机旋转一周需要1000个脉冲，伺服电机通过齿轮减速器带动机械手底盘旋转，减速比为24:1】；送料小车由电机M3驱动【M3为步进电机，要求步进电机能进行正、反转，步进电机参数设置如下：步进电机旋转一周需要2000个脉冲，已知直线导轨的螺距为4mm，并使用旋转编码器对小车位置进行检测】；传送带2由电机M4驱动【M4为三相异步电机，由变频器驱动，要求变频器速度由PLC输出模拟量电压进行给定，已知传送带2的速度v与变频器的运行频率f之间的关系为：v=0.2×f，传送带2的速度需要从触摸屏设定，M4从0mm/s加速到5mm/s需要用时1秒，从5mm/s减速到0mm/s需要用时0.5秒】。机械手夹紧气缸YV1、小车上推料气缸YV2由PLC数字量输出点控制，机械手夹紧气缸置位则夹紧，复位则松开；推料气缸置位则推出，复位则返回。系统输入应包含以下各点：传送带1、2的位置传感器SQ1~SQ4（使用控制柜正面的行程开关模拟）；送料电动机M3位置检测传感器SQ11、SQ12、SQ13，左右极限位保护传感器SQ14和SQ15，编码器（双相计数）；调试/自动运行模式切换开关（用控制柜正面SA12016年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项6模拟），调试启动按钮SB4、调试停止按钮SB1，自动运行启动按钮SB5、自动运行停止按钮SB2，货物类型确认按钮SB3（所有按钮SB请使用控制柜正面元件）和急停按钮（由控制柜正面的SA2模拟）。货物检测传感器SQ16（用控制柜正面的SA3来模拟，SA3位于右档位时代表传感器有信号），推料气缸动作过程用延时3秒代替；由铂电阻模拟电机M1的温度，由温控器显示温度，温控器输出接点给PLC。系统的输出指示灯应该包含：系统停止指示灯（红灯HL1）、系统调试指示灯（红灯HL2）、系统运行指示灯（绿灯HL4）。所有的指示灯请使用控制柜正面元件。二、控制系统设计要求1、本系统使用三台PLC，网络指定QCPU/S7-300/S7-1500为主站，2台FX3U/S7-200Smart/S7-1200为从站，分别以CC_Link或工业以太网的形式组网。具体配置见表1。2、MCGS触摸屏应连接到系统中主站PLC上（三菱系统中触摸屏连接到QPLC的RS232端口；西门子系统中触摸屏连接到S7-300/S7-1500的以太网端口，不允许连接到交换机）。3、电机控制、部分I/O、HMI与PLC组合分配方案见表1，其余自行定义。表1PLC、HMI及I/O配置方案三菱Q+FX3U系列方案西门子S7-300+S7-200Smart方案西门子S7-1500+S7-1200方案HMI、YV1、YV2Q00UCPUCPU314C-2PN/DPCPU1511-1PNM1、M4、FX3U-32MRS7-200SmartCPU1212C2016年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项7SA1~SA36ES7288-1SR40-0AA06ES7212-1BE40-0XB0M2、M3、SB1~SB5、FX3U-32MTS7-200Smart6ES7288-1ST30-0AA0CPU1212C6ES7212-1AE40-0XB04、根据本控制要求设计电气控制原理图，根据所设计的电路图连接电路（不允许借用机床考核单元电气回路）。把系统电气原理图、各PLC的I/O接线图在标准图纸上，并填写I/O分配表，在“设计”栏中填入选手工位号，在“制图”栏中填入PLC品牌型号。5、本次工作任务中用到的主要器件（如各个PLC和变频器）已安装好，部分线路也已经安装好（参见实物），选手不得擅自更改设备中已有器件的位置和线路。其余器件的安装位置请自行定义。三、系统控制要求平面仓库系统设备设有两种工作模式，模式一：调试模式；模式二：自动运行模式。系统工作模式由运行模式切换开关SA1（控制柜反面）选取。设备上电后触摸屏首先进入登录画面。控制柜正面的红色指示灯HL1以0.5Hz频率闪烁点亮，表示系统上电。若连续15秒未对触摸屏进行任何操作，则触摸屏自动进入待机画面，即屏幕进入休眠状态，直到再次点击触摸屏。1、触摸屏登录画面要求登录画面如图2所示。点击“用户登录”按钮，弹出用户登录窗口如图3所示，登录画面中用户名为admin，密码为123。如输入有错，画面上应弹出“密码输入错误，是否重新输入”的提示框，点击提示框中的“是”，用户可重新登录，点击提示框中的“否”，返回登录画面。点击“重新启动”按钮，触摸屏重新启动进入登录画面。登录后系统自动进入相应画面：当SA1在左挡位时，画面进入2016年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项8“调试模式”；当SA1在右挡位时，画面进入“自动运行模式”。系统要求进入自动运行模式之前，需首先进行调试。图2登录画面图3用户登录窗口2、调试模式设备进入调试模式后，触摸屏切换至调试画面，触摸屏画面设计可参考图4。触摸屏进入调试画面后，控制柜正面的红色指示灯HL1熄灭，绿色指示灯HL4保持0.5Hz频率闪烁，直到调试模式结束。通过按下“选择调试按钮”，可依次选择需要调试的电机M1～M4，触摸屏中对应电机指示灯亮。按下控制柜正面绿色按钮SB4，选中的电机将进行调试运行。图4调试画面示意图2016年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项9（1）传送带1驱动电机M1调试过程按下SB4按钮，电机M1以3秒间隔进行Y型运行-△型运行-停止-Y型运行-△型运行-停止--….状态循环切换，电机M1在Y型运行时，HL2以2Hz闪烁点亮，M1在△型运行时，HL2长亮，M1停止时，HL2熄灭。按下停止按钮SB1，M1停止，HL2灭。（2）机器手底盘旋转电机M2调试过程首先在触摸屏中设置机械手底盘的旋转速度（速度取整数，设定范围为3~8°/s），再设定机械手底盘的正向（向左）旋转角度α（α取整数，设定范围为60°~120°），按下SB4，伺服电机M2按照设定的速度正向旋转相应角度（需要考虑减速比24:1），2秒后再反向旋转相应角度回到初始位置；然后再次在触摸屏中设置机械手底盘的反向（向右）旋转角度β（β取整数，设定范围为60°~120°），按下SB4，伺服电机M2按照设定的速度反向旋转相应角度，2秒后再正向旋转相应角度回到初始位置；再次按下SB4，伺服电机首先带动机械手底盘正向旋转α角度，2秒后反向旋转α角度，再过2秒后反向旋转β角度，再过2秒后正向旋转β角度。电机M2运行过程中，可随时按下SB1使M2停止，再次按下SB4，电机M2继续完成未完成的动作。M2在调试过程中，HL2红灯长亮。（3）送料小车驱动电机M3调试过程送料小车电机结构示意图如图5所示。电机M3调试前，送料小车在SQ11与SQ13之间的任意位置。首先在触摸屏上设置送料小车的速度（设定范围为4.0~12.0mm/s，精确到小数点后一位），按一下SB4按钮，步进电机M3带动送料小车左行至SQ11，停2秒后再向右运行至SQ12（此时小车所在的位置为初始位置，系统将编码器中2016年全国高职院校技能大赛“现代电气控制系统安装与调试”赛项10的数值清零）。然后，再次按下SB4，送料小车将按照以下顺序循环运行：右运行至SQ13停2秒-左行至SQ12停2秒-左行至SQ11停2秒-右行至SQ12停2秒-右行至SQ13停2秒-……；M3运行过程中，随时按下SB1，小车停止，此时可以使用触摸屏中的“送料小车复位”按钮控制送料小车返回初始位置（即无论送料小车停在哪个位置，按下触摸屏中的“送料小车复位”按钮，送料小车都将直接返回至初始位置SQ12处）。在调试过程中，HL2红灯以1Hz闪烁点亮。此外，要求在触摸屏中显示送料小车的当前位置（单位为mm，精确到小数点后一位），并要求有动画演示效果。图5送料小车电机结构示意图此外，在M3电机移动过程中检测左右硬限位SQ